Signals for Sorting of Transmembrane Proteins to Endosomes and Lysosomes

Annual Review of Biochemistry - Tập 72 Số 1 - Trang 395-447 - 2003
Juan S. Bonifacino1,2, Linton M. Traub1,2
1Cell Biology and Metabolism Branch, National Institute of Child Health and Human Development, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 20892.
2Department of Cell Biology and Physiology, University of Pittsburgh School of Medicine, Pittsburgh, Pennsylvania 15261

Tóm tắt

▪ Abstract  Sorting of transmembrane proteins to endosomes and lysosomes is mediated by signals present within the cytosolic domains of the proteins. Most signals consist of short, linear sequences of amino acid residues. Some signals are referred to as tyrosine-based sorting signals and conform to the NPXY or YXXØ consensus motifs. Other signals known as dileucine-based signals fit [DE]XXXL[LI] or DXXLL consensus motifs. All of these signals are recognized by components of protein coats peripherally associated with the cytosolic face of membranes. YXXØ and [DE]XXXL[LI] signals are recognized with characteristic fine specificity by the adaptor protein (AP) complexes AP-1, AP-2, AP-3, and AP-4, whereas DXXLL signals are recognized by another family of adaptors known as GGAs. Several proteins, including clathrin, AP-2, and Dab2, have been proposed to function as recognition proteins for NPXY signals. YXXØ and DXXLL signals bind in an extended conformation to the μ2 subunit of AP-2 and the VHS domain of the GGAs, respectively. Phosphorylation events regulate signal recognition. In addition to peptide motifs, ubiquitination of cytosolic lysine residues also serves as a signal for sorting at various stages of the endosomal-lysosomal system. Conjugated ubiquitin is recognized by UIM, UBA, or UBC domains present within many components of the internalization and lysosomal targeting machinery. This complex array of signals and recognition proteins ensures the dynamic but accurate distribution of transmembrane proteins to different compartments of the endosomal-lysosomal system.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1146/annurev.cb.09.110193.001021

10.1016/0962-8924(94)90220-8

10.1083/jcb.145.5.923

10.1073/pnas.160251397

10.1016/S0092-8674(01)00485-8

10.1002/jss.400040413

10.1016/0092-8674(77)90022-8

10.1083/jcb.101.3.824

10.1083/jcb.121.5.997

10.1083/jcb.141.3.611

10.1091/mbc.01-10-0525

10.1038/ncb791

10.1146/annurev.cb.06.110190.001055

10.1146/annurev.biochem.69.1.699

10.1146/annurev.cellbio.15.1.705

10.1038/35044540

10.1016/0092-8674(86)90533-7

Chen J-J, 1990, J. Biol. Chem., 265, 3116, 10.1016/S0021-9258(19)39742-X

10.1016/0092-8674(88)90092-X

10.1016/0092-8674(89)90793-9

10.1091/mbc.1.4.369

10.1016/0092-8674(90)90509-D

10.1042/bj2670031

Breitfeld PP, 1990, J. Biol. Chem., 265, 13750, 10.1016/S0021-9258(18)77413-9

Canfield WM, 1991, J. Biol. Chem., 266, 5682, 10.1016/S0021-9258(19)67649-0

Jadot M, 1992, J. Biol. Chem., 267, 11069, 10.1016/S0021-9258(19)49876-1

10.1083/jcb.111.3.955

10.1083/jcb.117.2.311

10.1016/0092-8674(91)90437-4

10.1091/mbc.5.10.1093

10.1002/j.1460-2075.1991.tb04888.x

10.1074/jbc.274.27.18851

10.1083/jcb.142.1.59

10.1034/j.1600-0854.2002.30808.x

10.1016/S1097-2765(01)80008-3

10.1002/j.1460-2075.1988.tb03204.x

10.1074/jbc.273.27.17056

10.1128/MCB.19.7.5179

10.1034/j.1600-0854.2001.020206.x

10.1093/emboj/cdf487

10.1146/annurev.biochem.71.110601.135342

10.1042/bj3470613

10.1074/jbc.M000955200

10.1093/emboj/21.7.1555

10.1016/S0092-8674(00)80655-8

10.1097/00041552-200101000-00006

10.1126/science.1060458

10.1161/01.RES.0000018002.43041.08

10.1172/JCI6677

10.1016/S1534-5807(02)00215-0

10.1083/jcb.151.6.1345

10.1083/jcb.131.2.351

Gough NR, 1999, J. Cell Sci., 112, 4257, 10.1242/jcs.112.23.4257

10.1091/mbc.01-08-0409

10.1083/jcb.132.4.565

10.1126/science.7569928

10.1002/j.1460-2075.1996.tb00965.x

10.1002/j.1460-2075.1996.tb00908.x

10.1074/jbc.271.46.29009

10.1091/mbc.10.8.2787

10.1074/jbc.272.22.14104

10.1093/emboj/16.9.2240

10.1074/jbc.273.40.25915

10.1074/jbc.M010591200

10.1016/S0014-5793(99)00432-9

10.1016/S0378-1119(02)00422-5

10.1074/jbc.272.43.27160

10.1126/science.282.5392.1327

10.1016/S0092-8674(02)00735-3

Andrews J, 1996, Genetics, 143, 1699, 10.1093/genetics/143.4.1699

10.1083/jcb.153.5.1111

10.1093/embo-reports/kve134

10.1034/j.1600-0854.2001.020205.x

10.1093/emboj/18.9.2489

10.1083/jcb.200203103

10.1042/bj2960409

10.1016/S0960-9822(01)00240-8

10.1083/jcb.200108123

10.1083/jcb.200111068

10.1016/S1097-2765(01)00191-5

10.1016/S0960-9822(00)00446-2

10.1074/jbc.271.34.20922

10.1126/science.285.5431.1268

10.1016/S1074-7613(00)80346-5

10.1073/pnas.94.17.9273

Chuang E, 1997, J. Immunol., 159, 144, 10.4049/jimmunol.159.1.144

10.1083/jcb.200203024

10.1093/emboj/20.24.7008

10.1016/0092-8674(92)90636-Q

Johnson KF, 1992, J. Biol. Chem., 267, 17110, 10.1016/S0021-9258(18)41900-X

10.1083/jcb.119.2.249

10.1074/jbc.272.11.7003

10.1002/j.1460-2075.1994.tb06492.x

10.4049/jimmunol.168.9.4519

10.1091/mbc.10.3.677

10.1016/S0960-9822(07)00517-9

10.1016/S0960-9822(07)00518-0

10.1093/emboj/17.9.2482

10.1083/jcb.126.4.991

10.1074/jbc.M101907200

10.1074/jbc.270.34.19989

10.1074/jbc.M006261200

10.1074/jbc.273.33.21316

10.1002/j.1460-2075.1996.tb00650.x

10.1083/jcb.138.2.271

10.1093/emboj/17.5.1304

10.1006/bbrc.1998.0140

10.1074/jbc.274.51.36153

10.1074/jbc.M106646200

10.1074/jbc.273.45.29451

10.1091/mbc.12.7.2075

10.1016/S0165-2478(00)00176-0

10.1074/jbc.M201583200

10.1083/jcb.135.2.341

10.1074/jbc.273.11.6005

Deleted in proof

10.1006/viro.2000.0277

10.1074/jbc.273.15.8638

10.1093/emboj/17.8.2148

10.1126/science.1060750

10.1126/science.1075327

10.1091/mbc.02-07-0109

10.1083/jcb.132.4.577

10.1074/jbc.272.32.19884

10.1126/science.1060896

10.1093/emboj/20.9.2180

10.1074/jbc.C100218200

10.1074/jbc.M201879200

10.1016/S0014-5793(01)03299-9

10.1016/S0014-5793(02)03052-1

10.1091/mbc.11.4.1241

10.1083/jcb.149.1.81

10.1083/jcb.149.1.67

10.1074/jbc.275.10.7176

10.1038/415933a

Kato Y, 2002, Nat. Struct. Biol., 9, 532

10.1002/1097-0061(200101)18:1<1::AID-YEA644>3.0.CO;2-5

10.1091/mbc.12.6.1885

10.1128/MCB.21.23.7981-7994.2001

10.1038/415937a

Meresse S, 1990, J. Biol. Chem., 265, 18833, 10.1016/S0021-9258(17)30589-6

10.1083/jcb.120.1.67

10.1042/bj2920833

Korner C, 1994, J. Biol. Chem., 269, 16529, 10.1016/S0021-9258(19)89419-X

Le Borgne R, 1993, J. Biol. Chem., 268, 22552, 10.1016/S0021-9258(18)41565-7

10.1073/pnas.082235699

10.1002/j.1460-2075.1995.tb00275.x

10.1016/S0092-8674(00)81420-8

10.1093/emboj/20.9.2191

10.1074/jbc.M112230200

Borden LA, 1990, J. Biol. Chem., 265, 8497, 10.1016/S0021-9258(19)38916-1

10.1016/S0092-8674(88)80026-6

10.1083/jcb.130.6.1297

10.1073/pnas.94.26.14471

10.1074/jbc.M000571200

10.1016/S0092-8674(00)81171-X

10.1074/jbc.M001138200

10.1126/science.1056791

10.1074/jbc.M204410200

10.1083/jcb.135.6.1789

10.1074/jbc.M104113200

10.1083/jcb.200110027

10.1128/MCB.20.1.12-25.2000

10.1016/S0925-4439(01)00028-X

10.1146/annurev.biochem.70.1.503

10.1093/emboj/19.1.94

10.1016/S0092-8674(00)80982-4

10.1083/jcb.134.3.661

10.1146/annurev.cellbio.14.1.19

10.1016/S0962-8924(98)01491-3

10.1007/s002320001079

10.1002/j.1460-2075.1996.tb00754.x

10.1074/jbc.272.1.40

10.1074/jbc.275.3.1575

10.1091/mbc.12.8.2556

10.1074/jbc.M007326200

10.1016/S1097-2765(00)80231-2

10.1126/science.286.5438.309

10.1093/emboj/21.3.303

10.1038/sj.onc.1204475

10.1093/emboj/18.13.3616

10.1002/(SICI)1097-4644(19990101)72:1<119::AID-JCB13>3.0.CO;2-R

10.1093/emboj/21.3.251

10.1016/S1534-5807(01)00091-0

10.1016/S1534-5807(01)00092-2

10.1016/S0960-9822(01)00527-9

10.1074/jbc.M102121200

10.1038/ncb758

10.1084/jem.20020047

10.1016/S0896-6273(02)00749-3

10.1093/emboj/21.10.2418

10.1128/JVI.76.11.5522-5531.2002

10.1006/scdb.2000.0164

10.1091/mbc.11.10.3365

10.1091/mbc.12.4.1047

10.1093/emboj/20.18.5176

10.1016/S1097-2765(00)80020-9

10.1128/MCB.21.14.4482-4494.2001

10.1128/JB.183.10.3083-3088.2001

10.1016/S0092-8674(01)00434-2

10.1034/j.1600-0854.2001.20905.x

10.1016/0092-8674(90)90474-S

10.1016/S0168-3659(02)00126-8

10.1083/jcb.200106056

10.1083/jcb.200112080

10.1074/jbc.C100527200

10.1091/mbc.12.5.1293

10.1074/jbc.M007991200

10.1083/jcb.137.7.1469

10.1083/jcb.146.6.1227

10.1083/jcb.153.4.649

10.1074/jbc.M102945200

10.1074/jbc.275.11.8143

10.1093/emboj/19.2.187

10.1074/jbc.M907720199

10.1038/35056583

10.1074/jbc.M001735200

10.1093/emboj/16.19.5847

10.1073/pnas.93.2.861

10.1093/emboj/18.1.28

10.1038/416187a

10.1038/416183a

10.1016/S0962-8924(00)01834-1

10.1096/fasebj.14.2.231

10.1091/mbc.12.2.421

Gajewska B, 2001, Genetics, 157, 91, 10.1093/genetics/157.1.91

10.1093/emboj/16.9.2251

10.1016/S0955-0674(00)00190-3

10.1126/science.1063866

10.1093/carcin/23.4.541

10.1046/j.1523-1755.2000.00919.x

10.1006/bbrc.2001.5508

10.1042/bj3610481

10.1074/jbc.M011273200

10.1385/CBB:36:2-3:105

10.1016/0092-8674(94)90250-X

10.1038/ng0995-76

10.1074/jbc.M111717200

10.1016/S0896-6273(02)00795-X

10.1074/jbc.M010642200

10.1074/jbc.M007300200

10.1096/fj.00-0454fje

10.1074/jbc.275.18.13940

10.1091/mbc.12.6.1897

de Melker AA, 2001, J. Cell Sci., 114, 2167, 10.1242/jcs.114.11.2167

10.1074/jbc.274.23.16619

10.1074/jbc.M108552200

10.1128/MCB.21.10.3564-3575.2001

10.1038/ncb743

10.1091/mbc.11.11.3737

10.1074/jbc.273.10.5461

10.1016/S0968-0004(01)01835-7

10.1038/ncb815

10.1016/S0092-8674(02)00611-6

10.1038/416451a

10.1038/ncb790

10.1016/S0969-2126(02)00784-0

10.1074/jbc.M111587200

10.1038/ncb1001-939

10.1083/jcb.200108152

10.1093/emboj/20.17.5008

10.1074/jbc.M004129200

10.1101/gad.13.11.1475

10.1016/S0092-8674(01)00506-2

10.1034/j.1600-0854.2000.010307.x

10.1073/pnas.97.24.13069

10.1073/pnas.97.24.13057

10.1093/embo-reports/kvf132

10.1128/JVI.76.11.5472-5479.2002

10.1093/emboj/21.10.2397

10.1074/jbc.M203004200

10.1016/S0960-9822(02)00900-4

10.1034/j.1600-0854.2002.31006.x

10.1016/S1534-5807(02)00219-8

10.1074/jbc.275.20.15271

Cadavid AL, 2000, Development, 127, 1727, 10.1242/dev.127.8.1727

10.1101/gad.961502

Thông tin
Thông tin xuất bản

Annual Review of Biochemistry

Tập 72 Số 1

395-447

Thông tin tác giả